Лабораторная работа № 9 «исследование магнитных характеристик ферритов»

1. Цель работы

Ознакомление с основными магнитными характеристиками ферритов и методами их определения.

2 Общие сведения

Ферритаминазывают магнитные материалы, являющиеся двойными окислами железа и двухвалентных (реже - одновалентных) металлов, соответствующие следующей общей формуле: МеО –Fe₂О₃, где Me - символ двухвалентного металла.

Ферриты отличаются от ферромагнетиков меньшей величиной индукции насыщения, имеют более сложную температурную зависимость индукции и повышенное, а для некоторых материалов и очень высокое, значение удельного сопротивления. Первые два отличия упрощенно могут быть объяснены наличием в структуре сложного материала двух подрешеток, создающих встречные нескомпенсированные магнитные потоки, третье - тем, что эти материалы относятся к неметаллам.

Применяющиеся в технике ферриты называют также оксидоферритами, так как они представляют собой сложные оксидные ферромагнетики.

По свойствам и применению ферриты можно разделить на следующие группы:

а) магнитные ферриты (НЧ и ВЧ),

б) ферриты СВЧ,

в) ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ),

г) магнитотвердые ферриты.

Магнитомягкие ферриты нашли применение при изготовлении контурных катушек фильтров, магнитных экранов, сердечников, импульсных трансформаторов и т.д.

3 Методика вьшолнения работы

Принципиальная схема установки для определения полевой и частотной зависимости магнитной проницаемости приведена на рис.15. На испытуемый ферритовый сердечник, намотана измерительная обмотка с числом витков W. Последовательно с созданной таким образом катушкой индуктивности L включен резистор R, падение напряжения на котором U_R пропорционально токуIи напряженности магнитного поля Н, воздействующего на исследуемый образец.

Ток, протекающий в обмотке катушки индуктивности с исследуемым сердечником, определяется как

,

где R= 5 Ом.

Амплитудное значение напряженности магнитного поля, создаваемого током I, равно

,

где W - число витков обмотки, 1_ср- средняя длина силовой лилии магнитного поля.

В случае кольцевого (тороидального) сердечника с наружным диаметром D и внутренним d считают .

Падение напряжения на катушке индуктивности с исследуемым ферритовым сердечником рассчитывается по формуле

.

Рис. 15 Принципиальная схема установки для измерения магнитных свойств ферритов

Зная рабочую частоту f, ток I и падение напряжения U_L, находим величину индуктивности

.

Магнитная проницаемость сердечника может быть рассчитана из данных эксперимента по выражению

,

где S_L - площадь поперечного сечения сердечника;₀= 410^-7Гн/м = 12,5610^-7Гн/м. Для кольцевого сердечникаS_L = (D - d)h/2; где h - высота кольца.

Амплитудное значение магнитной индукции в ферритовом сердечнике определяется как

B_m=₀H_m

4 Порядок выполнения работы

1. Определение полевой зависимости магнитной проницаемости.

Выход генератора сигналов соединить с гнездами «G» и «» испытательного стенда, а милливольтметр подключить к гнездам «V_R» и «». Установить необходимую частоту сигнала, подаваемого с генератора на испытательный стенд. Регулируя величину выходного сигнала генератора, установить значенияU_R указанные в таблице 1 (измеряется вольтметром). Затем измерить и записатьU_вх. Повторить измерения при других значенияхU_R, указанные в таблице 1 и для других исследуемых образцов. Полученные значения параметров занести в таблицу 1.

2. Определение частотной зависимости магнитной проницаемости

Определить значение магнитной проницаемости ферритов в указанных преподавателем диапазонах частот.

При каждой частоте сигнала, указанной в таблице 2 устанавливается U_R = 15 мВ и затем производится отсчет U_вх. На основании полученных данных заполняется таблица 2. Построить график зависимости(f).

Таблица 1.

L1					L2					L3
UR, мВ	Uвх, мВ	Hm, А/м		Bm, Тл	UR, мВ	Uвх, мВ	Hm, А/м		Bm, Тл	UR, мВ	Uвх, мВ	Hm, А/м		Bm, Тл
20					20					10
100					100					20
150					250					30
200					500					40
250					600					50
300					700					60
400					800					70
500					900					80
600					1000					100
800					1500					120
1000					2000					150
1500					2500					200
2000					3000					300
3000										400
										500

Таблица 2

L1			L2			L3
f, кГц	Uвх, мВ		f, кГц	Uвх, мВ		f, кГц	Uвх, мВ	
0,1-200

Boпpocы для самостоятельной работы

1. Какие материалы относятся к ферритам?

2. В чем различие между ферро- и ферримагнетиками по свойствам и применению?

3. Классификация и маркировка ферритов.

4. Каким образом определялись свойства ферритов в данной работе?

Дополнительная литература

1. Преображенский А. А, Магнитные материалы и элементы. – М.: Высшая школа, 1976. - 532 с.